Massa e carica elettrica

[Aleph]

Nello zoo delle particelle elementari conosciute ad oggi, abbiamo:

- particelle senza carica e senza massa (fotone);

- particelle senza carica ma massive (neutrino; il neutrone no perché è
una particella composta, fattori di forma etc.);

tuttavia non esistono particelle cariche ma prive di massa (Probabilmente
la presenza di particelle cariche e prive di massa confligge con qualche
principio primo della relatività o dell'elettromagnetismo).

La constatazione precedente mi ha fatto venire in mente alcune domande
ulteriori:

"E' stato mai proposto un meccanismo (tipo meccanismo di Higgs) per
spiegare l'origine della carica elettrica?"

Esiste qualche teoria (diversa da Kaluza-Klein) in grado di spiegare la
genesi della carica elettrica (e perché no, delle altre cariche della
fisica nucleare) come manifestazioni di qualche simmetria fisica più
fondamentale?

La teoria delle stringhe come spiega (se la spiega) l'origine della carica
elettrica e delle altre cariche colorate definite nelle diverse teorie di
campo quantistiche?

Saluti,
Aleph

[unknown]

Post by Aleph
- particelle senza carica e senza massa (fotone);
- particelle senza carica ma massive (neutrino; il neutrone no perché è
una particella composta, fattori di forma etc.);
tuttavia non esistono particelle cariche ma prive di massa (Probabilmente
la presenza di particelle cariche e prive di massa confligge con qualche
principio primo della relatività o dell'elettromagnetismo).

In QED è la commutatività del gruppo U(1).
Io farei una differente distinzione per le particelle, ma fondamentale:
- particelle di "materia"
- particelle di gauge

Le particelle a massa nulla (fotone, gluone) appartengono tutte alla seconda
classe. Il fatto che trasportino o meno carica (o colore, o ipercarica) è
legato alla dinamica dei campi di gauge. Dalla non commutatività SU(3) si
deducono i termini di autointerazione dei campi gluonici, cioè il fatto che
i gluoni siano "bicolorati". La massa nulla è legata al fatto che la
simmetria non viene rotta.
In altre parole, i gluoni sono sia massless che "carichi" (in senso forte).

Per i fotoni il discorso è diverso, la commutatività di U(1) impedisce loro
di auto-accoppiarsi, cioè di possedere carica elettrica; per quanto riguarda
la massa, il meccanismo elettrodebole è tale che la rottura di simmetria
lascia inalterato il settore U(1), cioè produce fotoni massless (in realtà
il discorso è più complicato in quanto gamma, Z e W+/- sono gli autostati di
massa ottenuti dal mixing di altri campi, ma il risultato finale grosso modo
è questo)

Post by Aleph
La constatazione precedente mi ha fatto venire in mente alcune domande
"E' stato mai proposto un meccanismo (tipo meccanismo di Higgs) per
spiegare l'origine della carica elettrica?"
Esiste qualche teoria (diversa da Kaluza-Klein) in grado di spiegare la
genesi della carica elettrica (e perché no, delle altre cariche della
fisica nucleare) come manifestazioni di qualche simmetria fisica più
fondamentale?

Per le particelle di gauge, la carica è legata alle caratteristiche delle
interazioni. Cioè il problema va affrontato per le particelle di materia, e
a questo punto non per la sola carica elettrica, ma per vari tipi di carica
associati a vari tipi di interazioni. Un primo passo, che sarebbe un grande
passo, sarebbe spiegare "perché" protone ed elettrone hanno esattamente la
stessa carica elettrica (mi pare che ci siano numerose proposte al di fuori
del modello standard) mentre il goal più ambizioso è una descrizione
unificata delle interazioni, ad esempio facendo ricorso a gruppi di
simmetria e dimensioni extra (tipo, che so, SO(32)), e questo sicuramente
risponderebbe alla tua domanda.

(non so dire se abbia senso o meno pensare per le cariche a un meccanismo
analogo a quello di Higgs...forse ce l'ha se si include anche la gravità
nelle interazioni e si riguarda la massa come "carica" del campo
gravitazionale...boh..?)





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Inviato via http://arianna.libero.it/usenet/

[marcofuics]

Post by unknown
- particelle di "materia"
- particelle di gauge

Interessante....
e in questa distinzione... quelle di un gruppo interagiscono solo con
quelle dell'altro?
Cioe' come sono di qui in poi le interazioni?

[argo]

Post by Aleph
tuttavia non esistono particelle cariche ma prive di massa (Probabilmente
la presenza di particelle cariche e prive di massa confligge con qualche
principio primo della relatività o dell'elettromagnetismo).

Ne abbiamo gia' discusso di recente qui
http://groups.google.it/group/it.scienza.fisica/browse_thread/thread/1e6613622c24dbbe/46c34c35ac61cce4?lnk=gst&q=cariche+massless#46c34c35ac61cce4

e qui

http://groups.google.it/group/it.scienza.fisica/browse_thread/thread/6744ac1a95f3dba5/52b41c7cfb8a8c75?q=cariche+massless&lnk=ol&

Post by Aleph
La constatazione precedente mi ha fatto venire in mente alcune domande
"E' stato mai proposto un meccanismo (tipo meccanismo di Higgs) per
spiegare l'origine della carica elettrica?"

non che io sappia. Del resto sembrano cose molto molto lontane tra
loro. Infatti il meccanismo di Higgs e' legato alla rottura spontanea
di simmetria di una simmetria mentre la carica elettrica e' associata
ad una simmetria esatta preservata dal vuoto.

Post by Aleph
Esiste qualche teoria (diversa da Kaluza-Klein) in grado di spiegare la
genesi della carica elettrica (e perché no, delle altre cariche della
fisica nucleare) come manifestazioni di qualche simmetria fisica più
fondamentale?

ci sono vari tentativi in cui si immerge l'U(1) elettromagnetico (e le
altre simm. del modello standard) in un gruppo di Lie non abeliano in
cui il problema dell'assegnazione delle cariche elettriche e'
''risolto'' dalle proprieta' algebriche del gruppo.
Comunque l'assegnazione delle cariche elettriche (o che e' lo stesso
dell'ipercarica), non e' completamente libera infatti la teoria di
gage per essere consistente deve essere priva di anomalie di guage.

Post by Aleph
l'origine della carica
elettrica e delle altre cariche colorate definite nelle diverse teorie di
campo quantistiche?

l'origne del colore e' ben compresa: il gruppo su3 di colore associato
alle interazioni forti e' non abeliano e quindi le costanti di
struttura fissano le 'cariche'. Certo, rimane fuori la scelta delle
rappresentazioni del gruppo.